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本系統(tǒng)架構包含了硬體架構與軟體設計兩部分。圖一所示為本套太陽能模組特性參數(shù)量測系統(tǒng)之系統(tǒng)硬體架構圖，是由個人電腦、可程式環(huán)境狀態(tài)產(chǎn)生源、各種感測裝置、電子負載、示波器、攝影機、資料影像輸出入介面卡、測試機架與待測太陽能電池模組所構成，各單元之功能分述如下：
? 個人電腦(PC)：個人電腦為整個太陽能模組量測系統(tǒng)之大腦，與人機界面軟體(LabVIEW)配合做為本系統(tǒng)之控制器，它控制整個系統(tǒng)之運作。在軟體規(guī)劃下，系統(tǒng)控制器控制資料流程、指揮系統(tǒng)中儀器之操作、接收量測資料、執(zhí)行計算與分析、驗證量測讀值是否有效、作資料儲存管理、以即將測試結果顯示在螢幕或輸出至其他周邊裝置。
? 可程式環(huán)境狀態(tài)產(chǎn)生源(Programmable Environment Conditioner，簡稱PEC)：可程式環(huán)境狀態(tài)產(chǎn)生源用來產(chǎn)生待測太陽能模組所需之人造環(huán)境測試源，如照度、溫度、傾斜角與方位角等主要影響太陽能模組輸出特性之主要環(huán)境因素，內(nèi)部包含調(diào)光電路、溫度偵測與控制電路、馬達驅(qū)動電路，調(diào)光電路用來產(chǎn)生不同強度的模擬日照，溫度偵測與控制電路根據(jù)所偵測到的實際溫度，與所設定的溫度作一比較，當超過所設定的溫度時，則啟動風扇以進行降溫；馬達驅(qū)動電路可控制方位角、傾斜角與燈源位置，除了Z軸方向之控制外，亦接受傾斜角、方位角命令來控制步進馬達，以調(diào)整整個測試機架之傾斜角與方位角，以作追日控制特性量測。電腦根據(jù)照度計與熱電偶之感測讀值，經(jīng)計算后送出正確測試命令給PEC，以形成閉回路控制，確?？沙淌江h(huán)境狀態(tài)產(chǎn)生源之準確性。
? 各種感測裝置：有照度計與熱電偶，用來感測光源所產(chǎn)生之照度，以及目前測試環(huán)境之溫度，感測裝置為系統(tǒng)可構成閉回路控制之重要設備，其精度愈準愈可控制量測準確度。當熱電偶回傳溫度值進入電腦后，若超過所設定的保護溫度，電腦即會下命令透過資料擷取卡來控制風扇是否開啟，以達到散熱的效果。照度計與熱電偶分別透過RS-232與資料擷取卡與電腦連接，以作即時照度與溫度感測顯示。
? 電子負載(E-Load)：電子負載作為太陽能模組之輸出負載，透過GPIB(General Purpose Interface Bus，簡稱GPIB)通訊介面與電腦連接，利用程式設定方式，可使自動化改變電子負載之負荷值，以提供不同負載給待測太陽能模組，如此便可連續(xù)測的特性曲線上之不同工作點之電壓與電流。
? 示波器：示波器用來量測太陽能模組在接不同負載下之輸出電壓與電流，示波器亦透過GPIB通訊介面與電腦連接，所量到的值回送回電腦，在做完所有測試點后，所儲存之讀值數(shù)據(jù)，即可畫出太陽能模組之IV特性曲線。所儲存之數(shù)據(jù)資料，還可做之后不同的分析利用。
? 攝影機：數(shù)位攝影機用來監(jiān)控整個量測系統(tǒng)之硬體設備是否正常運作，要是有突發(fā)狀況產(chǎn)生時，使用者從電腦畫面上即可作緊急處理，以免發(fā)生災害；另外若系統(tǒng)作為太陽能模組品質(zhì)管控時，數(shù)位攝影機透過網(wǎng)路與電腦連接，可檢測出瑕疵產(chǎn)品。

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測試機架與待測太陽能電池模組：本測試機架為根據(jù)太陽能電池模板之尺寸特別訂作，可作三軸控制，包含光源高度、太陽能模組傾斜角、與方位角，電腦經(jīng)由馬達驅(qū)動電路產(chǎn)生所要控制之脈波，即可驅(qū)動步進馬達，根據(jù)步進角很容易就可計算出所要送之脈波數(shù)，本系統(tǒng)利用資料擷取卡(DAQ)之數(shù)位I/O埠，來產(chǎn)生驅(qū)動步進馬達之脈波訊號。

圖一系統(tǒng)硬體架構圖
圖二所示為本套系統(tǒng)之操作流程圖，系統(tǒng)開機后會先作初始化與自我檢測，為求量測資料之可靠度與準確性，需等到系統(tǒng)內(nèi)所有儀器設備皆正常后，才允許進入?yún)?shù)量測鑒別程序。系統(tǒng)正常后接下來為在人機界面上設定測試程序，包含幾個測試點之設定，測試點多寡會影響整個測試時間，不同特性曲線量測設定，主要有兩類：IV特性曲線、PV特性曲線，接著是所要測試之環(huán)境條件設定，包含照度、溫度與角度之設定。測試程序設定好后，可程式環(huán)境狀態(tài)產(chǎn)生源就會根據(jù)命令產(chǎn)生所要的測試源，若所產(chǎn)生之測試源是不正確的，需重新作計算再一次作修正到測試源準確為止，短暫延遲使太陽能電池模組輸出響應穩(wěn)定后，接著就可一點一點的量測輸出電壓與電流，后就可畫出該設定照度、角度、溫度下之IV特性曲線，并在人機界面上作顯示或儲存列印。

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本系統(tǒng)以圖控程式LabVIEW所設計的，主要可以分為三個主要的人機介面，分別為系統(tǒng)設定頁面、系統(tǒng)測量頁面與系統(tǒng)讀取頁面，使用者可以透過在系統(tǒng)上方中間的三個按鈕，即可切換不同的頁面。在系統(tǒng)設定頁面部分，包含了系統(tǒng)時間、現(xiàn)場畫面、儲存實驗資料相關設定、環(huán)境產(chǎn)生源相關設定與所使用儀器的相關通訊設定；而在系統(tǒng)測量頁面，包含了可輸入待測模組型號與相關資料、量測系統(tǒng)相關環(huán)境參數(shù)與量測結果及相關計算數(shù)值的呈現(xiàn)；后使用者可在系統(tǒng)讀取頁面，將所儲存的實驗資料，直接讀取顯示在螢幕上，而不需重新再做一次實驗。此系統(tǒng)采用視覺化的人機介面，可使操作人員方便清楚的了解系統(tǒng)中之各種功能，而快速輕易的熟悉系統(tǒng)操作。以下針對各個人機介面做一介紹：
1. 系統(tǒng)設定頁面
圖三為本系統(tǒng)之設定頁面，在此人機介面中包含系統(tǒng)時間顯示、選擇測量資料儲存方式與路徑、設定并顯示現(xiàn)場畫面、方位角與入射角的調(diào)整、光源位置高低調(diào)整、照度計通訊協(xié)定設定與光源調(diào)整參數(shù)設定。

圖三系統(tǒng)設定頁面
2. 系統(tǒng)測量頁面
圖四為本系統(tǒng)之測量頁面，在此人機介面中包含LeCroy LT342示波器測量值顯示、系統(tǒng)環(huán)境條件、太陽能模組溫度監(jiān)控與保護、所待測太陽能模組型號與尺寸大小的輸入、PRODIGIT 3254高功率交直流電子負載設定與操控、顯示實驗所測量之模組相關特性曲線與計算后之相關特性參數(shù)。

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我們所建立的系統(tǒng)，是第二種虛擬實驗「較實際的版本」。我們的系統(tǒng)主要是為了電子設計實驗，并于實驗室中附掛電子電路以趨近真實經(jīng)驗，另外能針對顯示與分析目的而設定儀器/量測系統(tǒng)。不論是完整或特定的電子電路，均可應用此方法，但其實僅透過紙本就可呈現(xiàn)電路原型。使用者可真實互動實際的電子元件與儀器，甚至可透過手邊的面包板與元件，直接于電路中配置/連接電子元件。
硬體架構
整體系統(tǒng)均以虛擬儀控為中心。虛擬儀器包含工業(yè)級標準的電腦或工作站，并已搭載驅(qū)動程式、高成本效益的硬體(如插入式介面卡)、功能強大的應用軟體，以執(zhí)行傳統(tǒng)儀器的功能。但透過虛擬儀控，工程師可使用圖形化的程式設計軟體，依自己的特殊需求而建立使用者定義的解決方案。此外，早已普及的個人電腦即可使用虛擬儀控，提供傳統(tǒng)儀器所無法達到的功能。圖1 即為整體系統(tǒng)的簡圖。

圖1. 遠端電子實驗系統(tǒng)的整體簡圖
軟體開發(fā)平臺
圖2即顯示遠端電子實驗的流程。我們使用LabVIEW而程式設計NI ELVIS。使用者介面主要可分為4大區(qū)塊：實驗輸出指示元、硬體穩(wěn)定度與網(wǎng)表(此文字檔包含后電路設計的文字敘述)檢查指示元、文字訊息、實驗流程控制。

圖2. 遠端電子實驗系統(tǒng)的軟體流程圖
使用者可虛擬配置3D 電路元件，再透過NI ELVIS 的原型制作機板完成電路設計。NI ELVIS 原型制作機板的3D 虛擬縮放/旋轉(zhuǎn)功能，可讓使用者真正感受到實際的互動，并于虛擬機板上附掛其他電路，就好像是真的在用硬體實驗。
使用者介面可遠端監(jiān)控的實驗室設定。實驗輸出指示元則具備數(shù)字與圖形的輸出區(qū)塊。數(shù)字與圖形的輸出區(qū)塊，將分別透過數(shù)字與圖像的格式而顯示實驗結果。這些結果可能是電路中的潛在點或潛在電流。硬體穩(wěn)定度檢查指示元與網(wǎng)表檢查指示元，均屬于警示區(qū)塊。只要實驗課程期間發(fā)生錯誤事件，都會警告使用者。由于電子元件的使用壽命有限，因此好能避免硬體元件故障的情況，以獲得有意義的結果。透過文字訊息控制元與指示元，學生就可與實驗導師溝通。只要透過STOP 按鈕，即可開始或終止實驗。

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使用NI FlexRIO、labview開發(fā)經(jīng)濟合算的3D和高清視頻測試方案
概述：使用NI FlexRIO來創(chuàng)建FlexMedia V系列產(chǎn)品線，實現(xiàn)一種可以進行高速率、自動化和低電壓差分信號（Low-Voltage Differential Signaling，LVDS）視頻測試的經(jīng)濟合算的解決方案。

使用NI FlexRIO
對FlexMedia V系列設備的設想是為高速、低電壓差分信號視頻測試創(chuàng)建一系列模塊。為了創(chuàng)建這些產(chǎn)品，我們考慮了各種不同的平臺，終選擇了PXI平臺，因為其緊湊的體積、模塊化硬件，行業(yè)內(nèi)廣泛認可并可用互補模塊。在我們系統(tǒng)的核心，我們使用NI FlexRIO來提供現(xiàn)成的現(xiàn)場可編程門陣列（Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA）來實現(xiàn)高速處理，并使用NI FlexRIO適配器模塊開發(fā)工具包（Adapter Module Development Kit，MDK）來定制我們的I/O端口至輸入到FPGA的視頻信號接口。使用NI FlexRIO，我們可以專注于視頻測試應用，而不是花費大量時間在數(shù)據(jù)處理、測試引擎設計或者電腦接口上面。
我們使用NI LabVIEW FPGA模塊對FPGA進行編程，它可以使用代碼生成技術將圖形化代碼合成為可在FPGA上執(zhí)行的二進制文件。 這使我們可以使用框圖方法來開發(fā)我們的FPGA代碼，這種方法更直觀地描述了FPGA固有的并行性。我們已經(jīng)擁有內(nèi)部VHDL知識和我們可以利用的硬件IP核，而LabVIEW FPGA模塊又幫助我們提高了生產(chǎn)率。使用基礎設施組件中內(nèi)嵌的LabVIEW FPGA IP包可使我們輕松的集成VHDL IP，如PCI Express總線接口和I/O集成，并可提高圖形化代碼開發(fā)效率。這有助于我們快速定制設備，降低傳統(tǒng)FPGA編程的時間和成本。
整體而言，我們估計現(xiàn)在開發(fā)具有多個應用程序的完整產(chǎn)品耗時大概是開發(fā)一個完全定制產(chǎn)品的耗時的一半。此外，在每個產(chǎn)品的研發(fā)中，我們一般只需三到四個工作資源，相對于完全定制產(chǎn)品所需要的，這只是很小的一部分了。

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使用NI LabVIEW FPGA 建立高速控制系統(tǒng)，以測試美國太空總署(NASA) 微機電系統(tǒng)(MEMS) 的微快門(Microshutter) 裝置
概述：使用NI LabVIEW FPGA Module與NI PXI-7813R可重設I/O模組，以定位磁石位置并進行輸出，進一步以的同步作業(yè)控制MEMS微快門。

何謂微快門？
微快門是100 x 200 μm 的長方形快門，藉由其開關動作決定是否需阻擋光線?？扉T轉(zhuǎn)軸安裝于氮化矽的撓曲(Flexure) 之上，以磁性涂層(Magnetic coating) 進行運動，并可透過電力連結進行靜電鎖存。
當我們開始進行此專案時，快門陣列的制作程序?qū)崬殚_發(fā)中的復雜新技術。NASA 所制作的單一陣列為365 行與171 列所構成，共超過62,000 組快門。我們將快門固定于基板(Substrate) 上，并以1 組格線(Grid) 銜接陣列，使其可判斷(Assert) 行列乃至于各組快門。若要開啟快門，我們將1 組磁石傳送過陣列前端，借以將高電壓傳導至每組快門的行列中。該磁場將開啟快門，而行列之間的靜電電荷將維持其開啟狀態(tài)。
我們自行制作快門陣列，以針對整體設計的某些概念進行測試。但此種測試的制程更為小心謹慎。透過NI PCI-7344 的4 軸式步進馬達控制器，還有NI MID-7604 電動馬達驅(qū)動器，我們所開發(fā)的軟體可控制真空室(Vacuum chamber)、快門控制儀控作業(yè)、相機，與其他裝置，以評估陣列的整體效能。
透過此系統(tǒng)測試，我們發(fā)現(xiàn)未受控制的快門釋放(Shutter release)，將影響快門的效能。在此不進行控制的方法中，關閉快門行列的電源，才能夠關閉快門。在每次開關的過程中，快門均對擋光板(Baffle) 產(chǎn)生沖擊，并大幅縮短其使用壽命。
開發(fā)團隊決定使用磁石以同步開啟快門，并以磁場緩沖關閉快門時的沖擊力道。于2005 年時，測試實驗室完成同步化的鎖存與釋放(Latching-and-release) 功能。